[發(fā)明專利]一種高鐵地基泥巖上覆荷載下滲透系數(shù)原位智能測(cè)定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910085680.4
• 申請(qǐng)日: 2019-01-29
• 公開（公告）號(hào): CN109778599B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛彥瑾;王起才;張戎令;馬麗娜;代金鵬;張凱;段運(yùn);謝超;張乘波;王陽(yáng);王沖;王炳忠;李進(jìn)前;張?zhí)畦?/a>;崔寶紅;王新斌;王志委
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州交通大學(xué)
• 主分類號(hào): E01B2/00
• 分類號(hào): E01B2/00;E02D1/02
• 代理公司: 甘肅省知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)中心代理有限公司 62100
• 代理人: 陳超

1.一種高鐵地基泥巖上覆荷載下滲透系數(shù)原位智能測(cè)定方法，其特征是：所用裝置包括加載頂板（1），加載頂板（1）上表面放置堆載物（2），加載頂板（1）下表面為加載立柱（3），所述加載立柱（3）下端放在加載底板（4）上，所述加載底板（4）中心開設(shè)上下貫通孔，貫通孔中設(shè)置滲流通道（5），滲流通道（5）向下延伸，內(nèi)部中空，側(cè)壁、底壁設(shè)有滲水孔（40）；所述加載底板（4）底面布置防水膜（25）和砂（26）；所述滲流通道（5）內(nèi)壁固定有濕度感應(yīng)器（6），所述濕度感應(yīng)器（6）通過第一濕度信號(hào)線（7）與濕度控制開關(guān)（8）連接，所述濕度控制開關(guān)（8）通過電線（9）與電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（10）連接，所述電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（10）連接電動(dòng)閥門（11），電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（10）控制電動(dòng)閥門（11）開閉，所述電動(dòng)閥門（11）設(shè)置于輸水管（12）上，輸水管（12）一頭連接蓄水桶（13）、另一頭伸入滲流通道（5）中；所述濕度控制開關(guān)（8）通過電源線（14）與控制器（15）相連，輸水管（12）上設(shè)置有流量計(jì)（22）、手動(dòng)閥門（23）；所述滲流通道（5）橫向位置和豎向位置布設(shè)橫向濕度傳感器（16）和豎向濕度傳感器（17），所述橫向濕度傳感器（16）和豎向濕度傳感器（17）通過第二濕度信號(hào)線（18）連接于濕度巡檢儀（19），所述濕度巡檢儀（19）通過電源線（14）與控制器（15）相連，橫向濕度傳感器（16）以滲流通道為圓心分多層布設(shè)，豎向濕度傳感器（17）在滲流通道下方分上下向的多層布設(shè)；所述控制器（15）有3對(duì)接線頭，一對(duì)接線頭正負(fù)極連接電源裝置、一對(duì)接線頭正負(fù)極連接蓄電池（21）、一對(duì)接線頭正負(fù)極與濕度控制開關(guān)（8）和濕度巡檢儀（19）相連；

操作、測(cè)定過程：1）在計(jì)劃測(cè)量區(qū)域選擇一塊場(chǎng)地，清除地表浮土，開挖試驗(yàn)基坑，基坑開挖完成后，對(duì)坑底整平；

2）在基坑一側(cè)開挖臨空面，臨空面深度大于基坑深度；

3）基坑底部開挖圓形試驗(yàn)區(qū)域，完成后對(duì)各試驗(yàn)區(qū)域進(jìn)行整平；

4）將基坑圓形區(qū)域中心鉆豎向注水孔；

5）沿注水孔周圍豎直方向的鉆橫向濕度傳感器放置孔；在基坑下方的臨空面?zhèn)缺谏祥_挖豎向濕度傳感器放置孔；

6）將橫向濕度傳感器（16）和豎向濕度傳感器（17）分別放置在橫向濕度傳感器放置孔、豎向濕度傳感器放置孔中，注意傳感器探頭與孔壁實(shí)土接觸，將橫向、豎向濕度傳感器信號(hào)線與濕度巡檢儀（19）相連，濕度巡檢儀開機(jī)，查看濕度傳感器運(yùn)行是否正常，如有異常立即更換；

7）基坑圓形區(qū)域表面鋪一層砂，砂上表面整水平，砂層要為滲流通道留孔且防止砂落進(jìn)注水孔中，在砂表面鋪防水膜，防止注水時(shí)水分從土體表面蒸發(fā)，防水膜中心為滲流通道通過而有挖孔；

8）滲流通道（5）上端插入加載底板（4）的貫通孔中，滲流通道（5）放入注水孔中，加載底板（4）放置于防水膜上；

9）加載底板（4）上表面安裝加載立柱（3），加載立柱（3）上放置加載頂板（1），加載頂板（1）上表面放置堆載物（2），使其達(dá)到目標(biāo)上覆荷載值；

10）將濕度控制開關(guān)（8）接電，打開手動(dòng)閥門，輸水管（12）通水，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電動(dòng)閥門與濕度控制開關(guān)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)濕度感應(yīng)器濕度為設(shè)定低值，濕度控制開關(guān)接收濕度信號(hào)設(shè)定低值，濕度控制開關(guān)控制電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電動(dòng)閥門開啟，水流入滲流通道中；當(dāng)濕度感應(yīng)器濕度為設(shè)定高值，濕度控制開關(guān)接收濕度信號(hào)設(shè)定高值，濕度控制開關(guān)控制電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電動(dòng)閥門關(guān)閉，停止向滲流通道注水，達(dá)到滲流通道有水但不外溢的要求；

11）觀察記錄橫向濕度傳感器和豎向濕度傳感器讀數(shù)，所有的橫向濕度傳感器和豎向濕度傳感器讀數(shù)穩(wěn)定后，表明試驗(yàn)區(qū)域泥巖已均勻、完全滲水；

12）泥巖滲流速率計(jì)算：

以三層為例，從內(nèi)到外的，第一層、第二層、第三層橫向濕度傳感器距離滲水通道邊緣的距離分別為h₁、h₂、h₃，h₁＜h₂＜h₃，從上到下的，第一層、第二層、第三層豎向濕度傳感器距離滲水通道底部的距離分別為s₁、s₂、s₃，s₁＜s₂＜s₃；

第一層橫向濕度傳感器從開始測(cè)量體積含水率到最終體積含水率穩(wěn)定所用的時(shí)間分別為t₁₁、t₁₂、t₁₃、t₁₄，第二層橫向濕度傳感器從開始測(cè)量體積含水率到最終體積含水率穩(wěn)定所用的時(shí)間分別為t₂₁、t₂₂、t₂₃、t₂₄，第三層橫向濕度傳感器從開始測(cè)量體積含水率到最終體積含水率穩(wěn)定所用的時(shí)間分別為t₃₁、t₃₂、t₃₃、t₃₄，第一層、第二層、第三層豎向濕度傳感器從開始測(cè)量體積含水率到最終體積含水率穩(wěn)定所用的時(shí)間分別為t₁、t₂、t₃；

泥巖橫向滲流速率：第一層：v₁₁=h₁/t₁₁、v₁₂=h₁/t₁₂、v₁₃=h₁/t₁₃、v₁₄=h₁/t₁₄，平均值v_1p=（v₁₁+?v₁₂+?v₁₃?+v₁₄）/4

第二層：v₂₁=h₂/t₂₁、v₂₂=h₂/t₂₂、v₂₃=h₂/t₂₃、v₂₄=h₂/t₂₄，平均值v_2p=（v₂₁+?v₂₂+?v₂₃?+v₂₄）/4

第三層：v₃₁=h₃/t₃₁、v₃₂=h₃/t₃₂、v₃₃=h₃/t₃₃、v₃₄=h₃/t₃₄，平均值v_3p=（v₃₁+?v₃₂+?v₃₃?+v₃₄）/4

泥巖豎向滲流速率：第一層：v₁=s₁/t₁、第二層：v₂=s₂/t₂、第三層：v₃=s₃/t₃

距離的單位采用m，時(shí)間的單位采用s，于是橫向滲流速率和豎向滲透速率的單位為m/s，該滲透速率與滲透系數(shù)量綱一致，由于是在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，且測(cè)量的是原狀泥巖，由此得到現(xiàn)場(chǎng)原狀泥巖在上覆荷載作用下的橫向滲透系數(shù)和豎向滲透系數(shù)，當(dāng)堆載物重量大小變換、濕度傳感器位置不同時(shí)，就得出原狀泥巖在不同上覆荷載下、不同滲透距離處的橫向滲透系數(shù)和豎向滲透系數(shù)。